《设备控制基础》课程教案
任 务 | 5.2普通机床电气控制电路分析 | 学 时 | 6 |
班 级 | 机电工程系各班 | 教学设备 | 多媒体、实验台 |
教学 方法 | 引导法、演示教学法、案例法 | 教学场地 | 多媒体教室、机电一体化实训中心 |
教学 目的 | 掌握普通车床电气控制线路、普通铣床电气控制线路的工作原理、维护常识和故障排除，掌握设备电气控制系统设计的原则、思路和方法常用电器元件技术参数及选用方法船长教学设计、电气控制线路设计的两种方法——经验设计法和逻辑设计法 |
重点 难点 | 普通车床电气控制线路、普通铣床电气控制线路的工作原理、维护常识和故障排除设备电气控制系统设计的原则、思路和方法常用电器元件技术参数及选用方法、 |
教 学 安 排 |
步 骤 | 教学过程设计 |
授课 内容 | 普通车床电气控制线路工作原理、维护常识和故障排除，普通铣床电气控制线路的工作原理、维护常识和故障排除，设备电气控制系统设计的原则、思路和方法，电气控制线路设计的两种方法六月成人——经验设计法和逻辑设计法，常用电器元件技术参数及选用方法 |
实施 安排 | 系统认识和了解C650型普通车床电路的组建方法、各元件的作用，分析C650型普通车床的控制电路的工作原理及特点， C650型普通车床的常见故障；系统认识和学习X6132普通铣床电路的组建方法，各元件的作用，分析X6132普通铣床的控制电路的工作原理及特点， X6132普通铣床的常见故障；机床电气控制系统设计的基本内容，分析继电器—接触器控制线路的设计方法，了解设计电气线路时应注意的问题。 |
能力 培养 | 认真完成本次教学任务后，学生达到以下综合能力：激光快速成型机 专业基础知识和动手能力的提高； 具备查阅相关技术资料的能力，探索求解能力； 团队协作能力，分析和表达能力； 组织协调能力的提高，与人交流和沟通的能力。 |
习惯 培养 | 认真完成本次教学任务后，学生逐渐达到以下良好习惯： 安全文明操作的良好习惯； 遵守纪律的良好习惯； 3爱护环境，及时整理的良好习惯; 及时总结和分析的良好习惯； |
课后 总结 | 检查各项学习任务完成情况和实施结果； 对本学习任务的过程和效果及时做出总结。 |
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学习单元5：电气控制基本环节认识及典型控制电路分析
5.2 普通机床电气控制电路分析
授课内容：
1.掌握普通车床电气控制线路的工作原理、维护常识和故障排除。
2.掌握普通铣床电气控制线路的工作原理、维护常识和故障排除。
3.掌握设备电气控制系统设计的原则、思路和方法。
4.掌握电气控制线路设计的两种方法——经验设计法和逻辑设计法。
5.掌握常用电器元件技术参数及选用方法。
1 普通车床电气控制电路
引导问题：
学生通过查相关学习资料和教师讲解，需要弄清以下问题：
1． C650型普通车床的控制电路是怎样组建的？各电器元件的作用是什么？
2． C650型普通车床的控制电路是如何工作的？
3． C650型普通车床的控制电路有何特点？
4． C650型普通车床控制电路的常见电气故障有哪些？
普通卧式车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，主要用来车削外圆、端面、内圆、螺纹和成型面，也可以用钻头、铰刀、镗刀等加工孔。
普通卧式车床主要由床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾座、丝杠、光杠等部件组成。
为了加工各种螺旋表面，车床必须具有切削运动和辅助运动。切削运动包括主运动和进给运动， 而切削运动以外的其它运动皆为辅助运动。
C650型普通车床是一种中型车床，其控制电路如图5-18所示。车床的主运动是由主轴通过卡盘带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。车削加工时，应根据加工零件的材料性质、刀具几何参数、工件尺寸、加工方式及冷却条件等来选择切削速度，要求主轴调速范围宽。卧式车床一般采用机械有级调速。加工螺纹时，C650车床通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转，当主轴反转时，刀架也跟着后退。有些车床，通过机械方式实现主轴正反转。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。由于车削温度高，需要配备冷却泵及电动机。此外，还配备一台功率为2.2KW的电动机来拖动溜板箱快速移动。C650车床主电动机采用30KW的电动机。 1.2 C650型车床电路的特点
C650型车床电路具有如下特点：
1．主轴电动机M1采用电气正反转控制。
2．M1容量为30KW，惯性大，采用电气反接制动，实现迅速停车。
3．为便于对刀调整操作，主轴可作点动控制。
4．采用电流表A检测主轴电动机负载情况。
1.3 C650车床电气线路主要元件用途
Q：电源引入开关。
FU1：主电动机M1的短路保护用熔断器。
FR1：电动机M1的过载保护用热继电器。
R：限流电阻，在主电动机点动和反接制动时流过电流。
电流表PA: 用来监视电动机M1的绕组电流，M1的功率很大，所以电流表接入电流互感器TA。
时间继电器KT：在M1起动时其延时断开常闭触点延时后才断开，对电流表在M1电动机起动时起到保护作用。
KM1、KM2、KM3：KM1、KM2实现M1电动机的正反转，KM3用于短接电阻。
KM4：控制冷却泵电动机的起动停止。
KM5：用于控制冷却泵电动机的起动停止。
M1：主电动机。
M2：冷却泵电动机。
M3：快移电动机。
FR2：对M2电动机起着过载保护作用。
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2 普通铣床的电气控制电路
引导问题：
学生通过查相关学习资料和教师讲解，需要弄清以下问题：
1． X6132普通铣床的控制电路是怎样组建的？各电器元件的作用是什么？
贝亲婴儿奶癣膏2． X6132普通铣床的控制电路是如何工作的？
3． X6132普通铣床的控制电路有何特点？
4． X6132普通铣床控制电路的常见电气故障有哪些？
铣床在金属切削机床中数量上占第二位。铣床的种类很多，有卧铣、立铣、龙门铣、仿形铣和各种专用铣床，其中以卧铣和立铣最为广泛。铣床可以用来加工平面、斜面和沟槽等。如果装上分度头，可以铣削直齿轮和螺旋面。如果装上圆工作台，还可以加工凸轮和弧行槽等。下面以X6132以例介绍铣床的电气控制线路。
2.1 X6132铣床的主要结构和运行情况
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1. 主要结构
X6132铣床主要构造由床身、悬梁及刀架支架、工作溜板和升降台等几部分组成。
2. 运动情况
铣床的主运动是铣刀的旋转运动。随着铣刀的直径、工件材料和加工精度的不同，要求主轴转速也不同。主轴旋转由笼型异步电动机拖动，通过机械变换齿轮来实现调速。为了适
应顺铣和逆铣加工的需要，主轴应能正反转，该铣床中是由电动机的正反转来改变主轴的方向。为了缩短停车时间，主轴停车时采用电磁离合器机械制动。
进给运动是工件相对于铣刀的移动。为了实现直线进给运动，长方形工作台有左右、上下和前后六个方向的进给移动。装上附件圆工作台，还可以旋转进给运动。工作台用来安装夹具和工件。在横向溜板的水平导轨上，工作台沿导轨作左、右移动。在升降的水平导轨上，使工件台沿导轨前、后移动。升降台依靠下面的丝杠，沿床身前面的导轨同工作台一起上、下移动。各进给方向由一台笼型异步电动机拖动，各进给方向的选择由机械切换来实现，进给速度有机械变换齿轮来实现变速。为了使进给时可以上下、左右、前后移动，进给电动机应能正反转。
为了使主轴变速、进给变速时变换后的齿轮能顺利地啮合，主轴变速时主轴电动机应能转动一下，进给变速时进给电动机也应能转动一下。这种变速时电动机稍微转动一下，称为变速冲动。
其他运动有：工作台在六个进给方向的快移运动；工作台上下、前后、左右的手摇移动；回转盘使工作台向左、右转动±45°杆支架的水平移动。除进给几个方向的快移运动由电动
机拖动外，其余均为手动。进给速度与快移速度的区别，在机械方面由改变传动链来实现。
3 机床电气控制线路的设计
引导问题：
学生通过查相关学习资料和教师讲解，需要弄清以下问题：
1. 机床电气控制系统设计的基本内容有哪些？
2. 电力拖动方案确定的原则是什么？
3. 继电器—接触器控制线路的设计方法
4. 设计电气线路时应注意的问题有哪些？
5. 电动机合电器元件如何的选用？
在生产实际中，经常遇到一些自制生产设备为其进行电气控制线路的设计。在学习了电力
拖动的有关知识、掌握了控制电路的典型环节以及一些典型生产机械电气控制线路后，通过一定的实际缎炼，是能够完成设计任务的。本节将介绍继电器—接触器电气控制线路的设计方法和控制电器的选择。
3.1机床电气控制系统设计的基本内容
机床电气控制系统是机床不可缺少的重要组成部分，它对机床能否正确与可靠的工作起着决定性的作用。现代机床高效率的生产方式使得机床的结构与电气控制密切相关，因此机床电气控制系统的设计应与机械部分的设计同步进行、紧密配合，拟订出最佳的控制方案。
机床的控制系统绝大多数属于电力拖动控制系统，因此机床电气控制系统的基本内容有以下几个方面：
1．确定电力拖动方案；
2．设计机床电力施放自动控制线路；
3．选择拖动电动机及电器元件，制定电器明细表；
4．进行机床电力装备施工设计；
5．编写机床电气控制系统的电气说明书与设计文件
3.2电力拖动方案确定的原则
对机床及各类生产机械电气控制系统的设计，首要的是选择和确定合适的拖动方案。它主要根据生产机械的调速要求来确定。
1．不要求电气调速的生产机械
在不需要电气调速和起动不频繁的场合，应首先考虑采用鼠笼式异步电动机、仅在负载静转矩很大的拖动装置中，才考虑采用绕线式异步电动机。当负载很平稳、容量大、且起、制动次数很少时，采用同步电动机更为合理。这样既可充分发挥同步电动机效率高、功率因数高的优点，调节激磁使它工作在过激情况下，还能提高电网的功率因数。
2．要求电气调速的生产机械
应根据生产机械的调速要求(调速范围、调速平滑性、机械特性硬度、转速调节级数及工作
可靠性等)来选择拖动方案，在满足技术指标前提下，进行经济性比较(设备初投资、调速效率、功率因数及维修费用等)。最后确定最佳拖动方案。
调速范围D＝2～3，调速级数＜2～4，一般采用双速或多速鼠笼式异步电动机拖动。
调速范围D＜3，且不要求平滑调速时，采用绕线转子感应电动机拖动。但只适用于短时负载和重复短时加载的场合。
调速范围D＝3～10，且要求平滑调速时，在容量不大情况下，可采用带滑差离合器的异步电动机拖动系统。若需长期运转在低速．可考虑采用晶闸管电源的直流拖动系统。
当调速范围D＝10～100时，可采用发电机-电动机组系统或晶闸管电源的直流拖动系统。
三相异步电动机的调速，以前主要依靠改变定子绕组的极数或转子电路的电阻来实现。现阶段由于电力电子技术和控制理论的发展，变频调速和串级调速等已得到较为广泛的应用。
3．电动机调速性质的确定
电动机的调速性质应与生产机械的负载特性相适应。以车床为例，其主轴运动需恒功率传动，进结运动则要求恒转矩传动。对于电动机，若采用双速鼠笼式异步电动机拖动，当定子绕组由△联接改为YY接法时，转速由低速升为高速，功率即变化不大，适用于恒功率传动；由Y联结改为双YY接法时．电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动，对于直流他激电动机，改变电枢电压调速为恒转矩调速，而改变激磁调速为恒功率调速。
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